Рис. 13. Бульдозер Д-157 в работе

Наблюдения над осуществлением этих операций показывают, что применение различных приемов зарезания и перемещения оказывает весьма значительное влияние на общий производственный и экономический эффект работы бульдозеров: от правильного зарезания зависит объем грунта, обрабатываемого бульдозером за один цикл его работы, а от удачно организованного перемещения зависит уменьшение потерь грунта, доставляемого на место. От способов и приемов укладки грунта зависит объем потребных работ по последующему уплотнению грунта и отделке земляного полотна.

Зарезан и е. При зарезании ножа бульдозера в грунт следует стремиться к тому, чтобы объем вырезанного грунта был наибольшим с наименьшей затратой на эту операцию времени.

Показателями зарезания являются ширина резания —/р , глубина резания —hp , наполнение отвала грунтом или объем грунта, в рыхлом теле на отвале бульдозера qv, соответствующий объем грунта в плотном теле </„, длина пути резания — Lv и скорость, развиваемая бульдозером на этой операции vp .

Наибольшая ширина резания получается при полном использовании на этой операции всей длины отвала. На большинстве кубатурных работ использование всей длины отвала при зарезании является наиболее целесообразным, однако существует ряд работ, при которых это невозможно, например, при разработке в насыпь вала грунта, отсыпанного экскаватором, оказывается возможным и целесообразным использовать на резании всего пягую часть длины отвала; при корчевке, когда нож бульдозера толкает верхушку пня, используется еще меньшая часть длины отвала и т. д.

Однако во всех случаях неполного использования на зарезании длины отвала путь резания увеличивается, и время, потребное на полное заполнение отвала грунтом, увеличивается. Поэтому зарезание не по всей длине отвала следует применять только тогда, когда этого требуют местные производственные условия, и добиваться во всех остальных случаях полного использования длины отвала. С этой точки зрения представляется не целесообразным производить бульдозерами разработку косогоров положе 20—25° проходами вдоль последних. На таких косогорах бульдозер следует ставить по уклону и работать под уклон из выемки в насыпь, с полным использованием длины отвала.

В целях ускорения производственного цикла бульдозера желательно укоротить путь резания Lпри наиболее полной загрузке отвала. При большем заглублении ножа в начале резания скорость движения бульдозера уменьшается за счет быстрого наполнения отвала грунтом.

Рис. 14. Гребенчатое зарезание бульдозером Д-157

Снижение скорости зарезания оказывает некоторое влияние на снижение производительности, однако не в такой степени, как уменьшение объема грунта на отвале, вырезанного за один проход. Уменьшение объема грунта находится в прямой пропорции с производительностью, а снижение скорости при сохранении того же объема сказывается только на увеличении времени зарезания и в общем цикле работы бульдозера оказывает меньшее влияние на производительность последнего. Поэтому увеличение глубины резания всегда целесообразнее некоторого увеличения скорости зарезания за счет уменьшения объема зарезаемого грунта. Однако при максимальном заглублении ножа в первые моменты зарезания к концу его возникает перегрузка трактора, так как его мощность будет расходоваться не только на преодоление сопротивления грунта резанию, но и постепенно увеличивающейся силы, трения грунта о грунт при волочении последнего впереди отвала; при этом трактор начинает буксовать и часто глохнет.

Практика показала, что в процессе нормально протекающего зарезания глубина опускания ножа непрерывно меняется и наибольший объем грунта при наименьшей затрате времени получается при так называемой гребенчатой схеме зарезания, когда профиль зарезания имеет вид, показанный на рис. 14.

Таким образом, наилучшей схемой зарезания является гребенчатая, при которой в начале операции дается максимально возможное по условиям пабот заглубление ножа.

В процессе наполнения отвала грунтом нож несколько раз выглубляется на 0,8 первоначального заглубления и опускается вновь на максимально возможную, в зависимости от свойств грунта, величину. При тяжелых и плотных грунтах глубина первоначального зарезания уменьшается, а длина каждой волны увеличивается; колебания максимальной глубины происходят в пределах от 12 до 20 см, а колебания длины волны — от 1 до 2,5 м.

Необходимо отметить, что грунт на отвале бульдозера в момент перемещения имеет значительно большее разрыхление. чем после укладки его в дело. Поэтому следует различать коэфициент разрыхления грунта в деле и коэфициент рыхлости его на ноже бульдозера. Для определения действительного значения коэфициента рыхлости производились специальные измерения (на стройках Гу-шосдора и Главдорупра).

Этими измерениями были установлены следующие величины коэфициента рыхлости грунта на отвале бульдозера: – для песков и сухих супесей — 1,1 —1,15 для влажных супесей — 1,15—1,25 – для суглинков и глинистых грунтов — 1,5 – для дерна — 1,4 —1,7 – для грунта с корнями — 2,0 и более

Следует отметить, что при рекомендованном выше гребенчатом способе зарезания коэфициент рыхлости грунта на отвале несколько меньше получающегося при простом зарезании. Разница эта в суглинистых комковатых грунтах доходит до 10—15%.

Перемещение грунта. При перемещении грунта важно избавиться от потерь, получающихся в результате образования по краям отвала во время движения машины валиков рыхлого грунта. Размеры этих валиков довольно значительны. Измерения этих валиков на опытных работах 1948 г. показали, что сечение их доходит до 0,03 м2. На основании этого некоторые исследователи (В. А. Либин ‘) в свое время определили коэфициет потерь, зависящий от длины перемещения. Наши наблюдения показали, что величина потерь не находится в прямой зависимости от длины перемещения. Если стать на точку зрения В. А. Либина, то получится, что при перемещении должен наступить момент, при котором на отвале бульдозера вовсе не останется грунта. Действительно, если принять коэфициент рыхлости равным 1,5, а объем грунта в плотном теле на отвале — 1,5 м3, то при сечении валиков 0,03 м2 в рыхлом теле через 37,5 м перемещения весь грунт с ножа бульдозера уйдет на образование этих валиков и нож придет на место разгрузки пустым. На самом деле этого не наблюдается, хотя валики грунта по краям отвала и образуются. Наблюдений показали, что потери грунта в валиках компенсируются дополнительной легкой стружкой, которую производит нож бульдозера во время перемещения грунта.

Почти незаметная стружка толщиной 0,5—1 см легко восполняет потери грунта в валиках.

Независимо от этого, перемещение следует все-таки организовать так, чтобы компенсации потерь от валиков не требовалось. Это достигается тем, что перемещение грунта стараются вести не по поверхности грунта, а в траншеях, образующихся при двух-трех проходах бульдозера по одному месту. Способ перемещения грунта в траншеях применялся на всех опытных работах и показал хорошие результаты. Этот способ очень быстро усваивается водителями машин. Сравнительные данные по объему вала грунта в плотном теле, по обмеру у места разгрузки при разных способах перемещения показаны в табл. 12.

Длина вала, перемещаемого бульдозером (считая по направлению движения), по наблюдениям, также заметно изменяется, в зависимости от способа перемещения. Так, например, средняя длина вала при обычном послойном перемещении составила в среднем 1,37 м, а при траншейном (в тех же грунтах) — 1,45 м.

Несомненные выгоды гребенчатого траншейного заре-зания и перемещения грунта позволяют считать эти методы наиболее целесообразными и требовать скорейшего внедрения их в производство.

Разгрузка ножа бульдозера. Разгрузка ножа бульдозера и укладка грунта в насыпь производится различными способами в зависимости от условий работ. При возведении насыпей из боковых резервов и выемок разгрузка должна производиться путем медленного подъема отвала на ходу. Этим достигается послойная укладка грунта, обеспечивающая лучшее последующее уплотнение насыпей (рис. 15-а). В некоторых случаях оказывается выгодным довести грунт до конца места разгрузки и затем, быстро подняв нож, разгрузить его в виде сравнительно высокого вала с тем, чтобы последующими разгрузками наращивать этот вал но высоте (рис. 15-6), однако уплотнение насыпи при таком методе разгрузки значительно затрудняется, и потребуется

Рис. 15. Схемы последовательности проходов бульдозера: а — при узком (не более 7 м) резерве, б — при широком резерве

большее количество отделочных работ. При засыпке ям, котлованов и пр. может применяться только один способ разгрузки — с быстрым подъемом ножа. При подсыпке труб из нескольких возможных приемов заслуживает внимания такой, когда нож быстро поднимается, после чего бульдозер делает небольшое дополнительное продвижение вперед (на 0,5—1,0 м), а затем отвал опускается на только что отсыпанный вал и обратным ходом бульдозера разравнивается на любой потребной высоте Работа бульдозера под уклон. Во многих отечественных и иностранных литературных источниках авторы указывают на значительное повышение производительности бульдозеров под уклон. Например, В. А. Либин приводит, на основании американских данных, таблицу изменения производительности бульдозеров при работе под уклон и на уцлон (табл. 13).

По данным инженера Д. М.. Ярошева, основаным главным образом на тяговых расчетах, производительность бульдозера при работе под уклон увеличивается примерно в тех же размерах, как указывает в своей книге В. Л. Либин.

Поставленные нами наблюдения в целях получения практических данных о повышении производительности бульдозеров” при работе под уклон позволили сделать следующие выводы:
а) При работе бульдозера под уклон создаются условия, исключающие необходимость зарезания по гребенчатому профилю, так как глубина первоначального зарезания может быть значительно увеличена за счет уменьшения потребного тягового усилия трактора при работе под-уклон и наполнение отвала происходит сравнительно быстро без неоднократных подъемов ножа.
б) Ввиду более глубокого зарезания в начале операции сокращается путь зарезания, но скорость его почти не меняется. Практически можно считать, что время за-резания на работе под уклон не меняется при увеличении объема грунта на отвале к концу зарезания.
в) Глубина стружки значительно увеличивается, размеры увеличения стружки зависят от уклона и составляют 0,25 см на каждый процент уклона при тяжелых и 0,5 см при легких грунтах.
г) Учитывая, что время на зарезание под уклон практически весьма мало отличается от времени, потребного на зарезание на горизонтальном участке, так же как и время на перемещение в груженом и порожнем направлении (поскольку увеличение скорости при движении под уклон компенсируется замедлением ее при возвращении порожняком в гору), можно считать, что время на один цикл остается при работе под уклон без изменения.
д) Таким образом, увеличение производительности будет практически пропорционально объемам вырезаемого грунта, отношение которых будет составлять 0,04г.

На основании этих предварительных соображений нами подсчитать увеличение производительности бульдозеров при.различных .уклонах.

Кроме того, фактическая производительность бульдозера прй разработке косогора с уклоном 10% составила 1,38 по отношению к его производительности при разработке того же косогора в продольном направлении без уклона на одинаковом расстоянии перемещения около 20—25 м. Таким образом, американские данные, приведенные в табл. 13, оказываются явно завышенными, как и все их рекламные данные о производительности выпускаемых различными фирмами машин.

При возведении таких насыпей могут встретиться два основных случая:
1) когда ширина резерва близка к длине пути, необходимого для полного наполнения отвала бульдозера грунтом (т. е. около 7 м), в этом случае глубина резерва при высоте насыпи 0,75 м будет составлять около 0,7 м и
2) когда по условиям водоотвода, резерв должен быть значительно мельче или же насыпь должна быть выше 0,75 м, т. е., когда для образования тела насыпи необходимы два зарезания бульдозера для перекрытия всей ширины резерва.

Кроме того, возможен третий случай — возведение насыпи из одностороннего резерва.

Согласно приведенным выше данным о различных схемах зарезаний и перемещений, разработку боковых резервов в первом случае следует вести по гребенчатой схеме зарезания послойно, но слоями такой толщины, чтобы можно было применить траншейный метод перемещения.

Опыт показал, что параллельные зарезания лучше делать с зазором, величина которого должна соответствовать объему, необходимому для полного заполнения отпала бульдозера при проходах, предназначаемых специально для срезки этих зазоров.

Укладка грунта в насыпь при этой схеме работ должна вестись послойно с разравниванием каждой новой порции грунта, доставляемой бульдозером в насыпь.

Для разных глубин траншей и размеров резерва ширина зазора х колеблется от 0,4 до 0,6 м. Последовательность проходов бульдозера при зарезании и перемещении грунта показана на рис. 15-а. Постройка насыпей большого протяжения по этой сЗсеме должна осуществляться несколькими, не менее чем двумя бульдозерами, которые должны работать попарно один против другого одновременно из двух резервов. После того, как основная куба-турная работа по возведению насыпи будет закончена и она в грубом виде примет проектные очертания в поперечнике, в работу должны быть включены автогрейдеры, которыми производятся следующие отделочные работы: зачистка дна резерва (около 10% полезной кубатуры), срезка откосов, резерва, оформление откосов насыпи и отделка корыта. При работе в тяжелых грунтах в составе отряда требуется иметь один рыхлитель, лучше сельскохозяйственный плуг. В тех случаях, когда имеется в виду устройство капитального покрытия в год устройства земляного полотна, в состав отряда должны быть введены кулачковые катки для послойного уплотнения насыпи. В jtom случае последовательность работ должна несколько измениться, а именно: разработку траншей с каждой стороны нужно вести на глубину только 0,25—0,3 м, после чего бульдозеры переходят на следующий участок длиной 200—300 м. На участке незаконченной насыпи в это время начинают работать катки, уплотняющие нижний слой насыпи. После окончания уплотнения нижнего слоя, определяемого соответствующими контрольными измерениями объемного веса насыпи в нижнем слое, производится засыпка из траншей следующего слоя и т. д. до достижения насыпью проектной высоты. В отличие от грейдеров и грейдер-элеваторов, длина обрабатываемого участка в данном случае не влияет на производительность основных машин и сказывается только на производительности вспомогательных машин (автогрейдеров, катков и т. д.). Однако целесообразно назначать такую длину захватки для обработки каждым бульдозером, которая соответствует его дневной производительности.

При возведении насыпи из широких резервов, для разработки которых по всей ширине требуются два зарезания бульдозера по каждому слою, последовательность проходов строится следующим образом (рис. 15-6).

В остальном работа производится так же, как и при первой схеме. При возведении насыпей из односторонних резервов может потребоваться значительно большая ширина резервов, в которую укладываются по 3—4 зарезания по длине.

Этими тремя случаями ограничиваются схемы возведения насыпей бульдозерами из боковых резервов. Однако, как Нами указывалось выше, при описании технологических схем работы грейдерных отрядов при возведении земляного полотна, на длительном протяжении всегда могут встретиться участки, где основная схема постройки насыпей из боковых резервов нарушается необходимостью устройства отдельных коротких участков насыпей у искусственных сооружений, когда может потребоваться продольное перемещение грунта, или при пересечении трассой отдельных бугров и небольших оврагов, требующих разработок выемок также с продольным перемеще нием грунта. Таких работ, выполняемых с нарушением основных схем работы по возведению насыпей из боковых резервов, может встретиться от 15 до 20% всего объема потребных земляных работ.

Засыпка труб должна производиться с двух сторон постепенно и по возможности послойно. У большинства труб грунт для их засыпки приходится брать не из боковых резервов непосредственно против трубы, а в 20—30 м от нее с продольным перемещением.

При наличии нескольких бульдозеров в отряде работу следует производить одновременно с двух сторон трубы, подводя грунт к самому телу ее и послойно разравнивая его обратным ходом ножа. При засыпке труб могут встретиться случаи, когда грунт придется брать из, резервов, удаленных на такое расстояние от трубы в стороне от дороги, что может понадобиться работа с так называе-iubiM промежуточным валом. Сущность этого метода ра-1 бот заключается в тем, что от места зарезания грунт доставляется отвалом бульдозера на полотно дороги в нескольких метрах от трубы. После образования этого промежуточного вала бульдозер передвигает грунт из промежуточного вала на место. Этот способ работи&шет преимущество в тех случаях, когда путь бульдозера из резерва к месту укладки не прямой, так как даже при незначительных поворотах машины во время перемещения образуются значительные потери грунта. Работа по доставке грунта на место укладки в два приема позволяет избавиться от непроизводительных потерь грунта за счет весьма незначительных потерь времени, вызываемых необходимостью лишних переключений передач при работе с промежуточным валом. Как показали опытные работы на строительстве и на одной из МДС, производительность бульдозера при работе с промежуточным валом, в особенности при необходимости передвижки грунта по направлению, не совпадающему с направлением за-резания, заметно повышается. При разработке выемок общая схема производства работ должна быть такова, чтобы использовать по возможности полностью рациональные схемы зарезания и перемещения грунта, а также благоприятные условия, которые создаются при работе машины под уклон. Разработка выемки начинается трап-шеями с одного края выемки по максимально возможному уклону. Траншею, превышающую по длине потребную длину зарезания, следует разрабатывать с головной ее части. Глубина траншеи должна составлять 0,25—0,30 м. Зазор между траншеями назначается в зависимости ог грунтов с таким расчетом, чтобы оставленный гребень грунта можно было убрать при полном заполнении отвала бульдозера грунтом за целое число з,арезаний, но не уже 0,5 м для легких грунтов и 0,4 м для плотных. После разработки всего верхнего слоя таким же образом разрабатывают второй слой, причем разработку его начинают, отступя на расстояние, соответствующее заданному заложению откоса выемки от крайней бровки верхнего слоя и т. д. до проектных отметок полотна дороги.

Укладка перемещаемого из выемки грунта в насыпь должна производиться послойно путем постепенного поднятия отвала рис. 16-а и б. Следует упомянуть, что при работе бульдозеров своевременное обеспечение фронта работ правильной технической разбивкой так же необходимо, как и при работе других машин. Основой этой разбивки должны быть осевые колышки с высотными отметками через каждые 20—30 м и вынесенные на обрезы колышки с высотными отметками. Выносные колышки на ровных участках дороги должны выставляться через каждые 100 — 150 м, а на участках с сравнительно крупными отметками, т. е. на подходах к трубам, при переходе трассы через бугры и овраги — через каждые 20 м.

Рис. 16. Схемы засыпки оврагов и возведения насыпем «с головы»

При наличии в составе отрядов универсальных бульдозеров Д-149, отвал которых может изменять свое положение по отношению к вертикальной и горизонтальной оси (а не только подниматься и опускаться, как у бульдозеров Д-157), возможно производить отделочные работы без участия грейдеров или автогрейдеров за исключением срезки откосов, поскольку отвал бульдозера Д-149 можег менять свое положение относительно горизонтальной оси всего на 6—8° и не выноситься в сторону. Однако зачистка резервов и отделка корыта может быть закончена этими машинами почти полностью. При возведении насыпей в равнинной местности высотой не более 1 м бульдозеры, уступая по производительности только грейдер-элеватору, значительно производительнее грейдеров и автогрейдеров.

Производительность их почти равна производительности скреперов Д-106 при возведении насыпей из боковых резервов высотой до 0,75 м и значительно превышает производительность канатно-ковшевых экскаваторов при насыпях высотой до 2 м.

Объем грунта на отвале бульдозера Д-157, по многократным замерам, произведенным во время опытных работ, составляет 1,5—1,6 м3. Однако в процессе производства работ всегда Имеет место известное число неполноценных проходов в результате невозможности по тем или иным причинам произвести необходимое зарезание в полной мере из-за неточно рассчитанной длины зарезания или при зачистке резервов и выемок. Поэтому при подсчете норм объем грунта в плотном теле на отвале бульдозера должен быть уменьшен за счет указанных выше особенностей работ.

В зависимости от качества грунтов и условий производства работ в дальнейшем принят объем грунта на отвале бульдозера в среднем от 1,2 до 1,5 м3 в плотном теле. Бульдозеры Д-149 имеют нож длиной 3,6 м и отвал высотой 90 ем, т. е. длина их ножа больше, чем у обычного бульдозера Д-157, а высота отвала на 20 см меньше. Изменение размеров рабочих органов машины, естественно, должно сказаться и на ее производительности.

Фронт работ МДО с ведущей машиной — бульдозером должен состоять из двух, захваток, длина которых определяется сменной производительностью машин и составляет в среднем от 0,1 до 0,25 км. Таким образом фронт работ всего отряда колеблется от 0,2 до 0,5 км.

После разработки первого слоя резерва на первой за хватке бульдозеры переходят на вторую захватку, а на первой производится укатка катками первого слоя насыпи. После этого бульдозеры возвращаются на первую захватку, а катки уходят на вторую.

Затем снова уходят на вторую захватку для разработки второго слоя резерва, закончив которую, следуют дальше — на третью захватку. Во время разработки первого слоя резерва на третьей захватке катки заканчивают укатку на второй захватке и т. д.